Question

18．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）下列相關(guān)說法正確的是A（填序號(hào)）．
A．通過某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能量的多少，可以判斷該電池的優(yōu)劣
B．二次電池又稱充電電池或蓄電池，這類電池可無限次重復(fù)使用
C．除氫氣外，甲醇、汽油、氧氣等都可用作燃料電池的燃料
D．近年來，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是電池外殼的金屬材料需要回收
（2）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可表示為：
2Ni（OH）₂+Cd（OH）₂ $?_{放電}^{充電}$Cd+2NiO（OH）+2H₂O
已知Ni（OH）₂ 和Cd（OH）₂ 均難溶于水，但能溶于酸，以下說法正確的是ABD．
A．電池放電時(shí)Cd作負(fù)極          B．反應(yīng)環(huán)境為堿性
C． 以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)        D．該電池是一種二次電池
（3）在宇宙飛船和其他航天器上經(jīng)常使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電．
①a電極是電源的負(fù)極；
②若該電池為飛行員提供了360kg的水，則電路中通過了4000mol電子．
③已知H₂的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，則該燃料電池工作產(chǎn)生36gH₂O時(shí)，實(shí)際上產(chǎn)生了468.8kJ的電能，則該燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率是0.82．（準(zhǔn)確到0.01）（能量轉(zhuǎn)化率是實(shí)際上釋放的電能和理論上反應(yīng)放出的熱能的比率）

Answer 1

分析 （1）A、通過某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能量的多少，可以判斷該電池的優(yōu)劣；
B、二次電池可以多次使用，但不能無限次重復(fù)使用；
C、氧氣在燃料電池的正極上發(fā)生還原反應(yīng)，做氧化劑而不是燃料；
D、廢電池進(jìn)行集中處理的主要原因是電池中含有汞、鎘、鉛等重金屬離子對(duì)土壤水源造成污染；
（2）A、放電時(shí)原電池，失電子的做負(fù)極；
C、兩個(gè)反應(yīng)方向的條件不同，充電是電解池，放電是原電池；
B、依據(jù)電池反應(yīng)和生成產(chǎn)物分析判斷電解質(zhì)為堿性溶液；
D、依據(jù)電池反應(yīng)分析，在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用；該電池是一種二次電池；
（3）燃料電池中燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合電子守恒計(jì)算得到．

解答 解：（1）A、通過某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能量的多少，可以判斷該電池的優(yōu)劣；故A正確；
B、二次電池可以多次使用，隨著使用，電極和電解質(zhì)溶液消耗，不能無限次重復(fù)使用；故B錯(cuò)誤；
C、氧氣在燃料電池的正極上發(fā)生還原反應(yīng)，做氧化劑而不是燃料；故C錯(cuò)誤；
D、廢電池進(jìn)行集中處理的主要原因是電池中含有汞、鎘、鉛等重金屬離子對(duì)土壤水源造成污染，所以廢電池必須進(jìn)行集中處理，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；　
（2）A、放電時(shí)原電池，失電子的做負(fù)極，電池放電時(shí)Cd失電子作負(fù)極，故A正確；
B、依據(jù)電池反應(yīng)和生成產(chǎn)物為Ni（OH）₂和Cd（OH）₂分析，電解質(zhì)溶液為堿性溶液，故B正確；
C、兩個(gè)反應(yīng)方向的條件不同，充電是電解池，放電是原電池；反應(yīng)條件不同，不是可逆反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D、二次電池又稱為充電電池或蓄電池，是指在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用的電池；電池是一種二次電池，故D正確；
故答案為：ABD；　
（3）①a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電是氫氧燃料電池，燃料氫氣在負(fù)極a失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a電極是電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)；
②氫氧燃料電池發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：2H₂+O₂=2H₂O，可知生成36g水轉(zhuǎn)移電子4mol，若該電池為飛行員提供了36kg的水，則電路中通過了電子為4000mol，
故答案為：4000；
③氫氣、氧氣組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子，H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol，該燃料電池工作產(chǎn)生36g H₂O，n（H₂O）=$\frac{36g}{18g/mol}$=2mol，由燃燒的熱方程式可知，生成2molH₂O放出571.6kJ的熱量，即理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能，
實(shí)際上產(chǎn)生了468.8kJ的電能，則該燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率是$\frac{468.8kJ}{571.6kJ}$=0.82，故答案為：0.82．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池、電解池的原理分析判斷，電極名稱，電極反應(yīng)分析，注意燃料原電池電極反應(yīng)式的書寫時(shí)，要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)．題目難度中等．